ZS 2024/2025 Exam Questions on Operational Reliability and Technical Diagnostics PDF

ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Okruhy otázek ke zkoušce z předmětu: Provozní spolehlivost a technická diagnostika ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST...

ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Okruhy otázek ke zkoušce z předmětu: Provozní spolehlivost a technická diagnostika ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Obsah: 1) Sedm základních nástrojů kvality. 2) Základní definice spolehlivosti; spolehlivost inherentní a provozní; poruchy – definice, druhy (různá kritéria), ztráty vzniklé poruchou. 3) Obnova – obnovovaný, neobnovovaný objekt, základní systémy údržby a oprav, příklady. 4) Spolehlivost systémů – sériové, paralelní; zálohování prvků, výpočet bezporuchovosti. Smíšené systémy – metody řešení (kvalitativní, kvantitativní). 5) Rozdělení náhodné proměnné nejčastěji používané ve spolehlivosti – příklady použití, vanová křivka spolehlivosti. 6) FMEA (analýza příčin a následků poruch) – použití, druhy, postup. 7) FTA (strom poruch) – použití, postup tvorby. 8) Jaké charakteristiky signálu se používají při hodnocení signálu v časové oblasti? 9) Jaké charakteristiky signálu se používají při hodnocení signálu ve frekvenční oblasti? 10) Popište základní principy vibrodiagnostiky, proč je potřeba vyhodnocení ve frekvenční oblasti? 11) Znázorněte ve frekvenčním spektru projevy poruch: nevývažek, ohnutý hřídel, spojení hřídelů. 12) Znázorněte ve frekvenčním spektru projev poruchy opotřebení ozubeného kola. 13) Popište základní principy tepelné diagnostiky, jednotlivé nástroje pro realizaci. 14) Vyjmenujte základní defektoskopické metody, jejich princip a oblast použití. 15) Základní schéma DS 16) Klasifikace jednotlivých druhů DS. 17) Diagnostické veličiny, doplňkové diagnostické veličiny a hraniční hodnoty diagnostických veličin. 18) Subsystém určení funkční situace a vlastního technického stavu 19) Subsystém lokalizace poruchy. 20) Subsystém prognózování dalšího vývoje technického stavu, zbytkové provozuschopnosti. 21) Výběr diagnostických veličin Podle barev rozděleno na (u zkoušky 3 otázky – každá z jedné části): · Provozní spolehlivost (státnicové otázky) ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST · Technická diagnostika · Diagnostické systémy 1) Sedm základních nástrojů kvality Kontrolní záznam Třídění hodnot Histogram Vývojový diagram Bodový diagram Regulační diagram Paretův diagram Stanovený soubor především grafických technik napomáhajících řešení problémů s kvalitou Kontrolní záznam — pro sběr údajů o zjistí se specifický účel (druh vady, poloha, místo, směna) ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST o vytipuje se vlastní obsah (jaké informace se mají zachycovat) o stanoví se způsob, jak budou informace zjišťovány o stanoví se pracovník, odpovědný za záznam údajů o sestaví se formulář pro záznam (kdo, kdy, kde, jak byly údaje shromážděny) o uvede se způsob zaznamenávání (čísla, symboly) o vyzkouší se formulář o zrevidování formuláře Vývojový diagram — pro znázornění jednotlivých kroků v provozu, ve vývoji o Identifikuje se zahájení a ukončení procesu o Zaznamená se celý proces od zahájení po ukončen o Definují se kroky (činnosti, rozhodnutí, vstupy, výstupy) o Sestrojí se návrh v. diagramu, který reprezentuje proces o Přezkoumá se návrh v. diagramu o Zlepšení diagramu, pokud je třeba o Ověření diagramu ve vztahu ke skutečnému procesu o v. diagram se označí datem pro budoucí odkazy a použití ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Třídění hodnot o Volba kategorii pro třídění o Kontroluje všechny nebo jen náhodný výběr o Rozdělení do kategorií a v každé se stanoví časy Histogram — pro určení četnosti dané veličiny v daném intervalu o Shromáždí se hodnoty údajů (formou tabulky četnosti) o Stanoví se celkové rozpětí údajů odečtením nejmenší hodnoty od největší o Stanoví se šíře intervalu, počet sloupců = počet hodnot o Vodorovná osa - stupnice hodnot údajů o Svislá osa – stupnice četnosti (počty nebo procenta pozorování) o Zakreslí se výška každého intervalu, která se rovná součtu hodnot údajů ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Bodový diagram — (korelační) pro dvě proměnné o Dvojice údajů ze dvou vzájemně souvisejících souborů údajů, zkoumá se jejich závislost (více než 30 dvojic) o Osy x, y o Najdou se min, max pro x a y o Zakreslení dvojice údajů, pokud mají dvě dvojice stejné hodnoty, zakreslí se souosé kruhy nebo body vedle sebe o Přezkoumá se tvar shluku bodů, aby se zjistily typy a těsnosti závislostí o Pokud shluky vykazují nějaké trendy, položí se přímka nebo křivka, pak jsou veličiny závislé a průběh ukáže povahu závislosti ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Regulační diagram — pro kontrolu regulace systému o Zvolí se znaky (znak jakosti, parametr procesu) o Zvolí se vhodný typ regulačního diagramu o Podskupiny (malý soubor jednotek, uvnitř něhož lze předpokládat, že rozptýlení jsou způsobena jen samotnými náhodnými příčinami) o Shromáždí se a zaznamenají se údaje pro nejméně 20 podskupin o Vypočítají se statistiky, které charakterizují každý výběr tvořený podskupinou o Sestrojí se diagram a zakreslí statistiky o Vyšetří se souřadnice bodů vně regulačních mezí a seskupení naznačující přítomnost zvláštních příčin o Rozhodne se o budoucím opatření Paretův diagram — řadí do skupin dle četnosti o Zvolení položek pro analýzu, je po diagramu příčin a následků o Zvolí se jednotka měření (četnost, bezpečnost, funkčnost) o Zvolí se časový úsek, pro pokrytí údajů analýzy ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST o Vypracuje se tabulka absolutních a kumulovaných četností o Vypočítají se kumulativní součty hodnot, uvedou se v procentech o Vypracuje se graf, na x kategorie od největší po nejmenší o Dále dvě svislé osy, na levé jednotky měření, její výška je součet všech položek, pravá v procentech o Sestrojí se kumulativní křivka (Lorenzova křivka) Diagram příčin a následků — pro určení pravděpodobné příčiny problému o Jasně a stručně se definuje následek, napíše se do obdélníku na pravou stranu, zleva se uvede centrální čára o Definují se hlavní příčiny následku, zakreslí se na vedlejší větve, které jsou spojeny s centrální čarou, faktory pro jejich výběr (datové a informační systémy, prostředí, zařízení, materiály, měření, metody, lidé) o Rozpracuje se diagram vepsáním dalších úrovní příčin a postupně se pokračuje do vyšších úrovní, pomocí brainstormingu se upravují větve, aby měli více úrovní o Zvolí se 3-5 příčin, které budou mít největší vliv a pro které budou další opatření ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 2) Základní definice spolehlivosti; spolehlivost inherentní a provozní; poruchy – definice, druhy (různá kritéria), ztráty vzniklé poruchou. SPOLEHLIVOST = Spolehlivost se definuje jako obecná vlastnost objektu spočívající ve schopnosti plnit požadované funkce při zachování hodnot stanovených provozních ukazatelů v daných mezích a v čase podle stanovených technických podmínek. Spolehlivost je komplexní vlastnost, která zahrnuje dílčí spolehlivostní vlastnosti, jako např. bezporuchovost, životnost, udržovatelnost, skladovatelnost a jiné vlastnosti SPOLEHLIVOST INHERENTNÍ: spolehlivost vložená do objektu ještě před uvedením do provozu, tedy ve fázi návrhu, koncepce, vývoje a výroby. SPOLEHLIVOST PROVOZNÍ: spolehlivost objektu při provozu, tedy zahrnující také provozní vlivy, vliv okolního prostředí, způsob údržby a vliv lidského faktoru ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Bezporuchovost: je schopnost objektu plnit nepřetržitě požadované funkce po stanovenou dobu a za stanovených podmínek. Číselně se vyjadřuje např. pravděpodobností bezporuchového provozu v daném intervalu, intenzitou poruch, střední dobou bezporuchového provozu apod Udržovatelnost: je vlastnost objektu spočívajícího ve způsobilosti k předcházení poruch předepsanou údržbou. Číselně se vyjadřuje např. pravděpodobností provedení údržby ve stanovené době, střední dobou údržby nebo intenzitou údržby. Životnost: je schopnost objektu plnit požadované funkce do dosažení mezního stavu při stanoveném systému předepsané údržby a oprav. Číselně se vyjadřuje např. technickým životem s předepsanou pravděpodobností, středním technickým životem nebo střední dobou používání Bezpečnost: je vlastnost objektu neohrožovat lidské zdraví nebo životní prostředí při plnění předepsané funkce po stanovenou dobu a za stanovených podmínek. Číselně se vyjadřuje např. pravděpodobností výskytu nebezpečné poruchy v daném časovém intervalu, intenzitou nebezpečných poruch apod. Pohotovost: je komplexní vlastnost objektu, zahrnující bezporuchovost a opravitelnost objektu v podmínkách provozu. Číselně se vyjadřuje ukazatelem pohotovosti, např. pravděpodobností, že se objekt bude nacházet v libovolně zvoleném okamžiku v provozuschopném stavu PORUCHA = STAV, KDY OBJEKT NEPLNÍ POŽADOVANÉ FUNKCE. je jev spočívající v ukončení provozuschopného stavu objektu. Poruchy mohou mít nejrůznější příčiny a mohou také různě ovlivňovat schopnosti provozu. Poruchy se třídí podle několika hledisek. Podle povahy vzniku se poruchy dělí na náhlé a postupné, podle vlivu na schopnost provozu se rozlišují poruchy úplné a částečné. Každá porucha znamená ztráty: náklady na opravu nebo výměnu ztráty z výpadku v provozu ztráty na životech, ekologické katastrofy ROZDĚLENÍ PORUCH – podle závažnosti: Poruchový stav (stav po vzniku poruchy): Kritický: může způsobit úraz osob, materiální škody nebo jiné nepřijatelné následky. Závažný: ovlivňující funkci pokládanou za zvlášť důležitou. Nezávažný: neovlivňující funkci pokládanou za zvlášť důležitou ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST ROZDĚLENÍ PORUCH – podle příčiny: porucha z vnějších příčin: vzniká nedodržováním stanovených provozních podmínek porucha přetížením: vzniká zatížením překračujícím mez stanovenou technickou dokumentací porucha z vnitřních příčin: porucha způsobená vlastní nedokonalostí objektu při zachovaní stanovených provozních podmínek a předpisů pro zatěžování nezávislá porucha: porucha prvku, která nebyla způsobena vadou nebo poruchou jiného prvku soustavy závislá porucha: porucha prvku, která byla způsobena vadou jiného prvku soustavy systematická porucha: porucha opakující se u stejných výrobků a způsobená konstrukčními nedostatky objektu, závadami ve výrobním procesu výrobní porucha: vzniká nedodržováním výrobních postupů 3) Obnova – obnovovaný, neobnovovaný objekt, základní systémy údržby a oprav, příklady. Obnovovaný — znovu uvedený do provozu po plánované i neplánované údržbě objekt, který je podroben obnově, což znamená, že jsou prováděny opravy, modernizace nebo rekonstrukce s cílem prodloužit jeho životnost nebo zlepšit jeho funkčnost Neobnovovaný — po poruše nebo při neschopnosti plnit požadované funkce vyřazen, (stáří, poruchovost, bezpečnost, nové standardy) Základní systémy: preventivní — pravidelná kontrola objektu v předem stanovených intervalech s preventivními zásahy, opravami, za cílem minimalizace poruch Výměna olejů, filtrů, s větším ohledem na bezpečnost prediktivní — průběžná kontrola stavu, prognoza vývoje stavu, oprava podle aktuálního stavu Sledování vibrací, posuzování stavu oleje rozbory (tribodiagnostika), pro co nejekonomičtější fungování Po poruše — není pravidelná kontrola, oprava až po poruše Často u osobních soukromých automobilů ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 4) Spolehlivost systémů – sériové, paralelní; zálohování prvků, výpočet bezporuchovosti. Smíšené systémy – metody řešení (kvalitativní, kvantitativní). Sériové – všechny prvky uspořádány za sebou, když selže jeden, dojde k výpadku celého řetězce Paralelní – je funkční, pokud alespoň jeden prvek funguje, každý prvek přispívá k celkové spolehlivosti Zálohování – za účelem zajištění provozu v případě poruchy jednoho prvku, zdvojené, ztrojené systémy Výpočet bezporuchovosti – bezporuchovost systému (nebo spolehlivost) se často vyjadřuje pomocí míry, jak dlouho systém funguje bez poruchy, což je obvykle závislé na konkrétních vlastnostech jednotlivých prvků, jako je střední doba do selhání nebo střední doba mezi poruchami Kvalitativní metody – analýza struktury systému a způsobu, jakým jsou jednotlivé prvky uspořádány do bloků Kvantitativní – tyto metody se zaměřují na výpočty spolehlivosti systému, přímý výpočet, Monte Carlo simulace 5) Rozdělení náhodné proměnné nejčastěji používané ve spolehlivosti – příklady použití, vanová křivka spolehlivosti. Další druhy rozdělení náhodné proměnné: Rovnoměrné rozdělení: – v případě, kdy známe jen min. a max. hodnotu veličiny. Trojúhelníkové rozdělení – známe nejpravděpodobnější hodnotu a meze (min. a max.) kde je již pravděpodobnost nulová. Normální rozdělení – pokud známe střední hodnotu a rozptyl. Obvykle tam, kde je kolísání náhodné veličiny způsobeno součtem velkého množství nepatrných a vzájemně nezávislých vlivů. Kolísající kvalita surovin, pozornost obsluhy, sériová výroba. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Weibullovo rozdělení – doba provozu do poruchy součástek podléhajících únavovému poškození a korozi. Exponenciální rozdělení – doba provozu do poruchy u neopravitelných mechanických součástek. Doba provozu mezi poruchami u výrobků pracujících v ustáleném provozním režimu (po záběhu). Vanová křivka – je metoda, která se používá k analýze spolehlivosti komponent v čase, z Weibullova rozdělení pravděpodobnosti, pro modelování doby do selhání 6) FMEA (analýza příčin a následků poruch) – použití, druhy, postup. FMEA: Metoda zajišťuje postup pro systematické odhalování možných poruch konstrukce nebo procesu (postupu). Je založena na principu předcházení poruch – prevence poruchy je lepší než její pozdější hledání, odhalování a odstraňování. Metoda FMEA: vznikla v kosmickém výzkumu, kde bylo nutné zajištění maximální provozní spolehlivosti. Postupně se dostávala do dalších odvětví jako je letectví, elektrotechnika nebo automobilový průmysl. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST FMEA: je systematická procedura (zajišťuje systematický postup) pro vyloučení všech předpokládaných (pokud se dělá ve fázi návrhu výrobku nebo procesu) poruch nebo pro zmírnění následků poruch které se již projevily (pokud se dělá pro již realizovanou konstrukci, výrobek nebo pro probíhající proces. Tři způsoby pojetí metody: Konstrukční FMEA – hledá příčiny poruch a nedostatků při návrhu objektu. Procesní FMEA – hledá příčiny poruch, které se mohou vyskytnout během výrobních operací, kontrolní činnosti nebo provozu objektu. Systémová FMEA – komplexní pojetí celého systému, zahrnuje hlediska všech zúčastněných prvků (člověk – stroj – materiál – prostředí) Postup: a) Vytvoření týmu pro analýzu FMEA a formulace problému. - tým tvoří různí odborníci (projekt – technologie – výroba – montáž) - je potřeba formulovat účel analýzy - kompetence, rozpočet, zodpovědnost, termíny b) Analýza konstrukce nebo procesu - podle typu problému: analýza výrobku, otázka zní: Jak může výrobek selhat? - analýza procesu, otázka zní: Jak může porucha procesu ovlivnit produkt? c) Hledání a zapsání všech potenciálních způsobů poruch - každý člen týmu se musí seznámit s dokumentací - společně pak hledají všechny možné způsoby poruch - způsob diskuze: brainstorming, žádná myšlenka nesmí být zamítnuta d) Určení možných následků poruch- všechny možné způsoby se zapíší do zvláštního formuláře FMEA- pro každý se identifikují následky (jedna porucha může mít i více)- zaznamenají se také všechny možné příčiny jednotlivých poruch e) Určení všech možných příčin vzniku poruch- každému následku si přiřadí 3 čísla bodující: * VÝZNAM VÝZNAM: 10 = velmi nebezpečná porucha (ohrožení života) ,1 = zanedbatelná porucha ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST VÝSKYT: 10 = velmi vysoká četnost, porucha je nevyhnutelná ,1 = velmi malá, porucha je nepravděpodobná VČASNÁ ODHALITELNOST: 10 10 = nulová, objekt není monitorován nebo nelze detekovat 1 = téměř jistá, porucha je zjevná, 100% kontrola f) Výpočet míry rizika- na základě předchozího ohodnocení RPN = VÝZNAM x VÝSKYT x ODHALENÍ g) Stanovení mezního rizikového čísla- seřazení jednotlivých poruch podle RPN- stanovení mezního rizikového čísla (risk priority nuber) h) Výběr nejzávažnějších možných poruch dle rizikového čísla - nejen RPN je kritériem - měly by se řešit o poruchy s výskytem, četností a odhalení bodované > 8 i) Návrh preventivních nebo nápravných opatření pro tyto závažné poruchy - eliminace příčiny změnou konstrukce, materiálem, technologií - zlepšením detekce: četnost prohlídek, množství snímačů apod. j) Výpočet rizika po úpravě k) Realizace opatření a jejich nová kontrola pomocí analýzy FMEA ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 7) FTA (strom poruch) – použití, postup tvorby. Realizace metody představuje provedení logické posloupnosti kroků, kterou lze rozdělit do pěti základních částí: ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 1) přípravná část, 2) tvorba stromu poruchových stavů, 3) kvalitativní analýza stromu poruchových stavů, 4) kvantitativní analýza stromu poruchových stavů, 5) vyhodnocení analýzy. Výstupem z analýzy tedy muže být: soupis možných kombinací provozních podmínek, podmínek prostředí, chyb lidského faktoru, provozních poruch prvků, které by mohly (i v kombinaci) vést ke vzniku nežádoucí vrcholové události– pravděpodobnost, s jakou nežádoucí vrcholová událost může v provozu nastat během specifikovaného časového intervalu V současnosti již FTA umožňuje i analýzu dynamických systémů ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Přípravná část analýzy Základním předpokladem pro úspěšné provedení analýzy je dokonalá znalost systému, jeho funkcí a podmínek jeho použití. Shromáždění všech nezbytných informací o systému: -konstrukční uspořádání systému -popis funkcí systému -vymezení rozhraní a interakcí systému s okolím - předpokládané provozní režimy systému -předpokládaný systém údržby -vliv lidského faktoru na činnost systému Vychází se z dostupné technické dokumentace, např. výkresů, specifikací, technických popisů, provozních příruček apod. Analýze metodou FTA často předchází provedení analýzy spolehlivosti systému jinou metodou, např. FMEA Tvorba stromu poruchových stavů ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Zvolený postup zakreslíme do vytvářeného stromu poruch. V případě, že je některá z bezprostředních příčin vrcholové události dále rozvíjena, analyzují se její bezprostřední příčiny podobným způsobem jako vrcholová událost a výsledky tohoto kroku se opět zakreslí do stromu poruch. Tento proces opakujeme (aplikujeme), dokud nedospějeme k událostem na nižší úrovni členění systému, tedy k základním událostem (případně k událostem nerozvíjeným a analyzovaným jinde) Každý strom poruch začíná od vrcholové události Strom je rozvíjen analýzou vztahu mezi vrcholovou událostí a jejími příčinami, při níž hledáme odpověď na dvě základní otázky: - Co by mohlo být příčinou (příčinami) vrcholové události? - Jaká je logická vazba mezi vrcholovou událostí a jejími příčinami? Hledáme bezprostřední příčiny nadřazené události - to jsou příčiny nutné a postačující pro vznik vrcholové události Výsledek analýzy zaznamenáváme s využitím grafických značek, kdy vzájemnou logickou vazbu mezi událostí a jejími bezprostředními příčinami vyjadřujeme pomocí tzv. hradel (budou dále uvedena) Je třeba posoudit, zda bezprostřední příčiny vrcholové události představují tzv. „základní (primární) události“ či ne– události, které se již dále nerozvíjí– obvykle vztažena k jednomu prvku systému– posouzení záleží na požadované hloubce analýzy Každou událost ve stromu poruch je nutné jednoznačně identifikovat a označit tak, aby byly zřejmé vzájemné vztahy mezi stromem poruch a vyšetřovaným systémem. Jestliže se ve stromu poruch objevuje více různých událostí (poruchových stavů) vztahujících se k jednomu prvku systému, musí se tyto události označit tak, aby je bylo možné vzájemně rozlišit a přitom bylo vždy jasné, že se jedná o skupinu událostí, která se vztahuje k jednomu stejnému objektu. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Jestliže se určitá událost, týkající se jednoho objektu, objevuje na různých místech stromu poruch, případně v různých stromech poruch, je nutné všechny tyto výskyty označit stejně. Samozřejmě pokud se stejné události objevují na různých objektech, nesmí mít stejné označení. V konečném stádiu vývoje stromu poruch je stromem poruch diagram, ve kterém jsou všechny události spojené logickými hradly, přičemž každé hradlo má jednu výstupní událost a jednu či více vstupních událostí. Kvantitativní analýza stromu poruchových stavů Pokud jsou známy parametry spolehlivosti elementárních jevů, je možné provést kvantitativní analýzu stromu poruch Cílem je určení ukazatelů, charakterizujících vrcholovou událost – pravděpodobnost že vrcholová událost nastane v zadaném intervalu – pravděpodobnost že vrcholová událost nenastane v zadaném intervalu – střední doba do prvního nastoupení vrcholové události– střední počet nastoupení vrcholové události v zadaném intervalu Při výpočtech stromu poruch jsou používány následující tři metody: – metoda přímého výpočtu Tato metoda je použitelná pouze pro stromy poruch ve kterých se každý elementární jev objevuje pouze jednou Při výpočtu s využitím známých vtahů postupně určujeme pravděpodobnost jevů od nejnižší úrovně až po vrcholovou událost Postupně zespodu procházíme všechna logická hradla stromu poruch a podle jejich typu určujeme pravděpodobnost nastoupení jevů, které jsou těmito hradly logicky definovány Například mějme jev G, složený s elementárních jevů Ai, které jsou jeho bezprostřední příčinou. P, že jev G nastane: – metoda minimálních kritických řezů Předpokládá znalost množiny všech minimálních kritických řezů stromu poruch, potom může být každý strom poruch transformován na sériově paralelní blokový diagram, kde každá hrana tohoto diagramu reprezentuje jeden minimální kritický jev Takovýto blokový diagram potom můžeme snadno řešit například s využitím pravdivostní tabulky nebo inspekční metodou Možnost použití této metody je bezprostředně závislá na možnosti vlastního určení minimálních kritických řezů Naznačené principy metody využívá řada softwarových produktů, které v kombinaci s výkonnou výpočetní technikou umožňují relativně rychlé řešení i poměrně rozsáhlých stromů poruchových stavů ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST – simulační metody (Monte Carlo) K dynamickému řešení úloh bezporuchovosti a pohotovosti se nejčastěji používá metoda Monte Carlo Na vytvořeném stromu poruchových stavů se označí každá základní událost alfanumerickým znakem. Pokud se některý funkční blok vyskytuje ve stromu vícekrát označí se jedním znakem. U každého označeného funkčního bloku je známa intenzita poruch a intenzita obnovy (u úloh k určení pohotovosti) Metoda Monte Carlo je založená na mnohokrát opakovaném pokusu. Pravděpodobnost nastoupení jevu se bude blížit (konvergovat) k pravděpodobnosti skutečné Podobným způsobem řešíme i úlohu bezporuchovosti K výpočtu je potřeba výpočetní techniky 8) Jaké charakteristiky signálu se používají při hodnocení signálu v časové oblasti? Hodnocení signálu v časové oblasti zahrnuje analýzu jeho vlastností, které jsou přímo spojené s průběhem signálu v čase. Mezi hlavní charakteristiky signálu používané při hodnocení v časové oblasti patří: Amplituda: Maximální a minimální hodnota signálu v čase. Typicky se používá absolutní maximum (špička) nebo efektivní hodnota (RMS). Střední hodnota: ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Průměrná hodnota signálu v daném časovém intervalu. Pro periodické signály může být tato hodnota vypočítána za jednu periodu. Efektivní hodnota (RMS): Kvadratický průměr amplitudy signálu. Je užitečná zejména pro měření energie signálu. Energie signálu: Celková energie signálu za určitý časový úsek, definovaná jako integrál čtverce amplitudy. Výkon signálu: Průměrná energie signálu za jednotku času. Používá se hlavně pro stacionární signály. Frekvence nebo perioda (u periodických signálů): Čas mezi dvěma po sobě jdoucími maximy nebo jinými charakteristickými body signálu (perioda). Inverzní hodnota periody je frekvence. Doba náběhu a doběhu: Čas, za který signál dosáhne určité procento své konečné hodnoty při přechodovém ději. Zkreslení nebo šum: Míra odchylky od ideálního signálu nebo přítomnost nežádoucích komponent (např. šumu). Autokorelace: Míra podobnosti signálu se zpožděnou verzí sebe sama. Používá se k analýze periodických vlastností a redundance signálu. Kurtóza a špičatost: Odráží, jak „špičatý“ je signál (statistické měření tvaru rozložení amplitudy). Variance a rozptyl: Popisuje rozložení hodnot amplitudy signálu okolo střední hodnoty. Každá z těchto charakteristik poskytuje jiný pohled na vlastnosti signálu a jejich kombinace pomáhá při analýze a zpracování signálů v různých aplikacích, jako je zpracování zvuku, obrazu, biometrické analýzy nebo telekomunikace. 9) Jaké charakteristiky signálu se používají při hodnocení signálu ve frekvenční oblasti? Hodnocení signálu ve frekvenční oblasti umožňuje analyzovat jeho vlastnosti z pohledu jeho spektrálního složení. Používají se následující charakteristiky: ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 3. Fázové spektrum (Phase Spectrum) Definice: Udává fázi jednotlivých frekvenčních složek signálu. Použití: Důležité pro analýzu časové souvislosti mezi jednotlivými frekvenčními složkami, např. při zkoumání synchronizace mezi různými částmi systému. Jednotka: Radiány nebo stupně. 4. Koherence (Coherence) Definice: Míra závislosti mezi dvěma signály ve frekvenční oblasti. Použití: Používá se k určení, jak moc jsou dva signály na sobě závislé, což může indikovat zdroj poruchy nebo vlivu. Hodnoty: 0 (žádná závislost) až 1 (plná závislost). 5. Křížová spektrální hustota (Cross-Spectral Density, CSD) Definice: Popisuje vztah mezi dvěma signály ve frekvenční oblasti, zohledňuje amplitudy i fáze. Použití: Diagnostika interakcí mezi různými částmi systému. 6. Frekvenční pásma (Frequency Bands) Definice: Rozdělení spektra na určitá pásma (např. nízkofrekvenční, středofrekvenční, vysokofrekvenční). Použití: Analyzuje konkrétní frekvence, kde se mohou vyskytovat specifické jevy (např. nízkofrekvenční vibrace nebo vysokofrekvenční šum). 7. Rezonanční frekvence Definice: Frekvence, při kterých systém vykazuje maximální amplitudy vibrací. Použití: Identifikace mechanických vad, jako jsou uvolněné části nebo opotřebovaná ložiska. 8. Harmonické složky Definice: Frekvenční složky, které jsou celočíselnými násobky základní frekvence. Použití: Diagnostika rotujících strojů, kde harmonické složky mohou indikovat nerovnováhu, nesouosost nebo mechanické vady. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 9. Špičkový faktor ve frekvenční oblasti Definice: Poměr maximální amplitudy ve spektru k průměrné hodnotě. Použití: Charakterizuje, zda signál obsahuje dominantní frekvenční složky, nebo je rovnoměrně rozložen. 10. Celková harmonická zkreslení (Total Harmonic Distortion, THD) Definice: Vyjadřuje míru zkreslení signálu způsobeného harmonickými složkami. Použití: Analyzuje kvalitu přenosu energie nebo signálu ve frekvenční oblasti. Použité metody analýzy Fourierova transformace (FFT): Standardní nástroj pro převod signálu z časové oblasti do frekvenční oblasti. Waveletová analýza: Umožňuje zkoumat signál v časové i frekvenční oblasti současně. Cepstrální analýza: Používá se pro identifikaci opakujících se struktur v signálu, např. detekce ozvěn. 10) Popište základní principy vibrodiagnostiky, proč je potřeba vyhodnocení ve frekvenční oblasti? Základní principy vibrodiagnostiky Vibrodiagnostika je jednou z nejrozšířenějších metod technické diagnostiky, která se zaměřuje na analýzu vibrací mechanických systémů. Vibrace jsou přirozeným projevem mechanických zařízení a obsahují informace o stavu jednotlivých komponent. Vibrodiagnostika umožňuje včas odhalit abnormality nebo vady, které mohou vést k selhání zařízení. Hlavní kroky vibrodiagnostiky: 1. Sběr dat a. Vibrace jsou měřeny pomocí snímačů (např. akcelerometry, rychlostní snímače nebo posuvové snímače) umístěných na klíčových částech zařízení. b. Data jsou zaznamenávána ve formě časového signálu. 2. Převod časového signálu na frekvenční oblast a. Pomocí Fourierovy transformace (FFT) je časový signál převeden na frekvenční spektrum, což umožňuje analyzovat jednotlivé složky vibrací. 3. Hodnocení frekvenčního spektra a. Identifikace dominantních frekvencí, harmonických složek, rezonančních frekvencí a dalších charakteristik. 4. Diagnostika problému a. Na základě analýzy frekvenčního spektra je možné určit příčinu vibrací, např. nerovnováhu, nesouosost, opotřebení ložisek nebo uvolněné části. 5. Vyhodnocení a doporučení a. Výsledky jsou interpretovány a jsou navržena opatření pro údržbu nebo opravy. Proč je potřeba vyhodnocení vibrací ve frekvenční oblasti? Vyhodnocení vibrací ve frekvenční oblasti je klíčové, protože frekvenční analýza poskytuje informace, které nejsou přímo viditelné v časové oblasti. Níže jsou uvedeny hlavní důvody: ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 1. Oddělení jednotlivých složek signálu Časový signál obsahuje kombinaci vibrací ze všech zdrojů v zařízení. Frekvenční analýza umožňuje identifikovat jednotlivé složky podle jejich frekvencí, což usnadňuje určení konkrétních příčin (např. rotující části, ložiska, ozubené převody). 2. Detekce specifických poruch Každá mechanická porucha generuje vibrace s charakteristickými frekvencemi: o Nerovnováha: Základní frekvence rotace. o Nesouosost: Základní frekvence rotace a její harmonické složky. o Opotřebení ložisek: Vysokofrekvenční složky nebo charakteristické frekvence ložisek. o Poškození ozubených kol: Frekvence odpovídající počtu zubů a rotaci hřídele. Bez frekvenční analýzy by bylo obtížné tyto poruchy identifikovat. 3. Přesnost diagnostiky Frekvenční analýza eliminuje šum a náhodné složky signálu, které by mohly zkreslit analýzu v časové oblasti. Přesně identifikuje rezonanční frekvence, harmonické a další klíčové jevy. 4. Monitoring trendů a včasná predikce poruch Analýza změn frekvenčních složek v čase umožňuje sledovat vývoj poruchy a naplánovat údržbu dříve, než dojde k selhání. 5. Lokalizace problému Specifické frekvence odpovídají konkrétním částem stroje (ložiska, hřídele, převodovky apod.), což umožňuje přesnou lokalizaci problému. 6. Rezonance a dynamické chování Frekvenční analýza odhalí rezonanční frekvence systému, které mohou způsobovat nadměrné vibrace nebo urychlovat opotřebení. Praktické výhody frekvenční analýzy: Efektivita: Umožňuje rychlé a přesné vyhodnocení stavu zařízení. Prediktivní údržba: Minimalizuje náklady na opravy a neplánované odstávky. Široká škála aplikací: Použitelná na turbíny, čerpadla, motory, kompresory, převodovky, ventilátory a další zařízení. Příklady využití vibrodiagnostiky: 1) Rotující stroje: Identifikace nerovnováhy, nesouososti, problémy s ložisky nebo ozubenými koly. 2) Stavební konstrukce: Monitorování vibrací při seizmických událostech. 3) Letecký průmysl: Kontrola vibrací v motorech a turbínách. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Shrnuto, frekvenční analýza je klíčovou součástí vibrodiagnostiky, protože umožňuje přesné a detailní hodnocení vibrací, lokalizaci příčin a včasné odhalení poruch. Tím zajišťuje bezpečný a efektivní provoz technických zařízení. 11) Znázorněte ve frekvenčním spektru projevy poruch: nevývažek, ohnutý hřídel, spojení hřídelů. Pro pochopení frekvenčních projevů jednotlivých poruch, jako je nevývažek, ohnutý hřídel nebo nesprávné spojení hřídelů, je nutné vizualizovat jejich charakteristické složky ve frekvenčním spektru. Níže frekvenční charakteristiky těchto poruch, včetně toho, jak by jejich projevy vypadaly ve frekvenčním spektru. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Vyhodnocení frekvenčního spektra je klíčové pro identifikaci těchto poruch, protože každá z nich má specifický otisk ve spektru. Pomocí správného vyhodnocení lze přesně lokalizovat problém a navrhnout odpovídající opatření. 12) Znázorněte ve frekvenčním spektru projev poruchy opotřebení ozubeného kola ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Projevy opotřebení ozubeného kola ve frekvenčním spektru Ozubená kola jsou klíčovou součástí mnoha mechanických zařízení a jejich opotřebení může výrazně ovlivnit provozní spolehlivost. Opotřebení ozubených kol se ve frekvenčním spektru projevuje specifickými znaky, které lze analyzovat pomocí vibrodiagnostiky a akustické emise. Tyto znaky umožňují identifikovat poruchy jako opotřebení zubů, lom zubu nebo nesprávné zasazení zubů. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Význam analýzy frekvenčního spektra 1) Včasná diagnostika: a. Frekvenční analýza umožňuje včas detekovat opotřebení ozubených kol a naplánovat údržbu. 2) Prediktivní údržba: a. Minimalizace nákladů na opravy díky identifikaci problémů před jejich selháním. 3) Zvýšení spolehlivosti: a. Přesná diagnostika přispívá k lepšímu výkonu a delší životnosti zařízení. Vzor poruchy: Závěr Porucha ozubeného kola způsobená opotřebením se ve frekvenčním spektru projevuje dominantní záběrovou frekvencí, výraznými postranními pásmy a harmonickými složkami. Analýza těchto charakteristik je zásadní pro diagnostiku stavu ozubených kol a prevenci jejich selhání. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 13) Popište základní principy tepelné diagnostiky, jednotlivé nástroje pro realizaci. Základní principy tepelné diagnostiky Detekce teplotních rozdílů: Identifikace anomálií v rozložení teplot, které indikují vady, tepelné ztráty nebo přehřívání. Bezkontaktní měření: Využití infračerveného záření emitovaného povrchem objektu. Prevence a optimalizace: Umožňuje předcházet poruchám a zvyšovat energetickou efektivitu. Nástroje pro tepelnou diagnostiku 1. Termokamery: a. Vytvářejí termogramy zobrazující rozložení teplot. b. Použití: Stavebnictví, elektroinstalace, průmyslové procesy. 2. Pyrometry (IR teploměry): a. Bodové měření teploty pomocí infračerveného záření. b. Použití: Rychlá kontrola povrchů. 3. Infračervené scannery: a. Skenují velké plochy a zobrazují tepelné anomálie. b. Použití: Kontrola potrubí a střech. 4. Tepelná čidla: a. Přímý kontakt pro dlouhodobé monitorování teploty. b. Použití: Průmyslové procesy. 5. Tepelné zobrazovací drony: a. Termokamery na dronech pro těžko přístupné oblasti. b. Použití: Střechy, elektrická vedení, solární panely. 6. Software pro analýzu: a. Zpracování dat z termokamer a vizualizace výsledků. b. Použití: Modelování tepelného chování a reporty. 14) Vyjmenujte základní defektoskopické metody, jejich princip a oblast použití. Vizuální metody o Princip: ▪ Kontrola povrchu pouhým okem nebo za pomoci optických přístrojů (lupy, endoskopy, mikroskopy, kamery). ▪ Základní metoda, která hodnotí zjevné vady, jako jsou trhliny, deformace, korozní poškození nebo změny tvaru. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST o Použití: ▪ Povrchové vady na výrobcích, strojích nebo konstrukcích. ▪ Inspekce svarů, mechanických součástí, povlaků a nátěrů. o Výhody: ▪ Jednoduché, rychlé a levné. ▪ Nevyžaduje speciální vybavení (pouze v základní podobě). o Nevýhody: ▪ Omezeno na povrchové vady. ▪ Nelze detekovat skryté vady. o Kapilární metoda o Princip: ▪ Na povrch zkoumaného materiálu se aplikuje penetrační kapalina, která pronikne do povrchových vad. Po odstranění přebytku kapaliny se aplikuje vývojka, která vady zvýrazní. ▪ Používají se fluorescenční nebo barevné penetranty. o Použití: ▪ Detekce povrchových trhlin, pórů a netěsností. ▪ Aplikace na neporézní materiály, jako jsou kovy, plasty a keramika. o Výhody: ▪ Jednoduchá a efektivní metoda. ▪ Vysoká citlivost na povrchové vady. o Nevýhody: ▪ Omezeno na povrchové vady. ▪ Nevhodné pro porézní materiály. Magnetické metody o Princip: ▪ Magnetické pole je aplikováno na feromagnetický materiál. Při přítomnosti povrchových nebo blízkých povrchových vad dochází k deformaci magnetického pole. Magnetický prášek aplikovaný na povrch se hromadí v místech vad, čímž je zvýrazňuje. o Použití: ▪ Detekce povrchových a blízkých povrchových vad, jako jsou praskliny, póry nebo studené spoje. ▪ Používá se zejména pro feromagnetické materiály (např. ocel). o Výhody: ▪ Rychlá metoda s vysokou citlivostí na povrchové a podpovrchové vady. ▪ Snadná aplikace v průmyslových podmínkách. o Nevýhody: ▪ Omezeno na feromagnetické materiály. ▪ Nevhodné pro větší hloubky a nemagnetické materiály. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Ultrazvukové metody o Princip: ▪ Ultrazvukové vlny jsou vysílány do materiálu. Tyto vlny se odrážejí od hranic vad nebo rozhraní mezi různými materiály. Návratová data umožňují lokalizovat vady a určit jejich velikost. o Použití: ▪ Detekce vnitřních vad, jako jsou trhliny, dutiny nebo delaminace. ▪ Používá se pro různé materiály, včetně kovů, plastů a kompozitů. o Výhody: ▪ Schopnost detekovat hluboké vady. ▪ Vysoká přesnost a široké využití. o Nevýhody: ▪ Vyžaduje dobře vyškolený personál a dražší vybavení. ▪ Nevhodné pro materiály s vysokou tlumením ultrazvukových vln. Metody akustické emise o Princip: ▪ Při mechanickém zatížení materiálu dochází k uvolňování energie, které generuje akustické vlny. Tyto vlny jsou zaznamenávány pomocí citlivých senzorů. ▪ Aktivní vady nebo procesy (např. růst trhlin) lze monitorovat v reálném čase. o Použití: ▪ Monitorování růstu trhlin, delaminace, koroze nebo únavového poškození. ▪ Používá se u tlakových nádob, potrubí nebo velkých konstrukcí. o Výhody: ▪ Schopnost monitorovat dynamické procesy. ▪ Neinvazivní metoda s možností sledování v reálném čase. o Nevýhody: ▪ Citlivá na rušení z okolního prostředí. ▪ Vyžaduje složitou analýzu signálu. Prozařovací metody o Princip: ▪ Využívají rentgenového nebo gama záření k zobrazení vnitřní struktury materiálu. Záření prochází materiálem a je pohlcováno v závislosti na hustotě. Výsledný obraz (rentgenogram) odhaluje vady, jako jsou trhliny, vměstky nebo dutiny. o Použití: ▪ Detekce vnitřních vad v kovových i nekovových materiálech. ▪ Kontrola svarů, odlitků, výkovků a kompozitů. o Výhody: ▪ Schopnost odhalit vnitřní vady s vysokým rozlišením. ▪ Použití pro různé materiály a geometrie. o Nevýhody: ▪ Vyžaduje přísná bezpečnostní opatření kvůli ionizujícímu záření. ▪ Náročnější na vybavení a čas. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 15) Základní schéma DS 16) Klasifikace jednotlivých druhů DS. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Staniční diagnostické systémy Charakteristika: Diagnostika probíhá mimo provoz diagnostikovaného objektu (např. stojící vozidlo). Testovací podněty jsou uměle generované a odezvy jsou analyzovány mimo provozní zatížení. Výhody: o Možnost detailního vyhodnocení parametrů, které nevyžadují provozní zatížení. o Použití specializovaných zařízení. Nevýhody: o Nelze diagnostikovat parametry vyskytující se za provozu (vibrace, hluk, teplota). o Odezvy nemusí přesně odpovídat provozním podmínkám. Příklady: o Diagnostika brzdových systémů, statická měření opotřebení. 2. Palubní diagnostické systémy Charakteristika: Diagnostika probíhá za provozu objektu a odezvy odpovídají aktuálnímu provoznímu zatížení. Palubní systémy jsou často integrovány s řídícími jednotkami objektu. Rozdělení: a) Neadaptivní systémy: o Pracují s pevně danými postupy a zaznamenávají veškeré hodnoty. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST b) Adaptivní systémy: o Zaznamenávají pouze důležité hodnoty, aby optimalizovaly paměť a zlepšily vyhodnocování. Výhody: o Zohlednění všech vlivů provozního režimu. o Možnost sledování havarijních stavů a rychlého zásahu. Nevýhody: o Některé informace nelze měřit přímo za provozu. Příklady: o Online monitoring motoru, diagnostika teploty a vibrací během jízdy. 3. Komplexní diagnostické systémy Charakteristika: Kombinují výhody staničních a palubních systémů. Diagnostika probíhá v různých časových režimech – některé parametry se měří za provozu, jiné při zastavení objektu. Výhody: o Široké spektrum sledovaných parametrů. o Možnost kombinace dat z různých diagnostických režimů. Nevýhody: o Vyšší náročnost na koordinaci a vyhodnocení dat. Příklady: o Diagnostika letadel – staniční kontrola struktur + palubní monitoring motorů. 4. Distribuované diagnostické systémy Charakteristika: Systémy rozdělené na více částí (v prostoru nebo čase). Data jsou často přenášena mezi jednotlivými částmi nebo vyhodnocována externě. Příklady: o IoT-based diagnostické systémy. o Externí analýza stavu oleje (odběr vzorku a odeslání do laboratoře). Výhody: o Možnost zapojení specializovaných externích systémů. o Vhodné pro komplexní provozní prostředí. Nevýhody: o Závislost na přenosu dat a lidském faktoru. 5. Speciální diagnostické systémy Charakteristika: ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Zaměřují se na diagnostiku pomocí specifických fyzikálních jevů (mechanické kmitání, tepelné záření, optické signály). Technologie: o Mechanické vlnění: vibrace, hluk, akustická emise. o Tepelné záření: termokamery, liniové scannery. o Optické metody: statické snímky, vysokorychlostní kamery. Výhody: o Možnost měření složitých parametrů v reálném čase. o Vhodné pro pokročilou diagnostiku kritických prvků. Nevýhody: o Vyžaduje vysoký výpočetní výkon a kapacitu pro zpracování dat. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 17. Diagnostické veličiny, doplňkové diagnostické veličiny a hraniční hodnoty diagnostických veličin Základní diagnostické veličiny Mezi základní diagnostické veličiny patří například: Teplota: Měří se teplota různých komponentů, aby se předešlo přehřátí. Tlak: Sleduje se tlak v systémech jako jsou hydraulické nebo pneumatické systémy. Vibrace: Analýza vibrací může odhalit mechanické problémy jako nevyváženost nebo opotřebení ložisek. Proud a napětí: Elektrické veličiny ukazují stav elektrických obvodů. Doplňkové diagnostické veličiny Doplňkové diagnostické veličiny poskytují další informace, které mohou pomoci v přesnější diagnostice. Patří sem například: Hladina hluku: Zvýšená hladina hluku může signalizovat mechanické problémy. Kvalita oleje: Analýza oleje může odhalit opotřebení a nečistoty ve strojích. Proudový odběr: Sleduje se spotřeba elektrické energie pro zjištění efektivity a možných závad. Hraniční hodnoty diagnostických veličin Hraniční hodnoty představují stanovené limity, při jejichž překročení je nutná akce. Tyto hodnoty se určují na základě zkušeností, technických specifikací nebo norem. Například: Maximální teplota: Pokud teplota přesáhne určitou hranici, může dojít k poškození zařízení. Minimální tlak: Nízký tlak může signalizovat únik nebo poruchu čerpadla. Hraniční úroveň vibrací: Překročení této úrovně může znamenat vážný mechanický problém. Tato kombinace diagnostických veličin, doplňkových veličin a stanovených hraničních hodnot tvoří základ pro efektivní monitorování a údržbu technických systémů. 18. Subsystém určení funkční situace a vlastního technického stavu ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Určení funkční situace Tento subsystém analyzuje aktuální provozní podmínky zařízení nebo systému, což umožňuje: Identifikaci normálních a abnormálních stavů: Pomocí senzorů a diagnostických nástrojů může systém detekovat změny v chování zařízení. Prediktivní údržbu: Na základě nasbíraných dat lze předpovědět potenciální závady a naplánovat údržbu ještě před tím, než dojde k selhání. Optimalizaci provozu: Analýza funkční situace pomáhá optimalizovat provozní parametry, což vede k efektivnějšímu a ekonomičtějšímu provozu. Určení vlastního technického stavu Tento subsystém je zaměřen na kontinuální hodnocení technického stavu zařízení, zahrnující: Sledování opotřebení: Měření a analýza klíčových parametrů, jako je vibrace, teplota, tlak nebo elektrické veličiny, umožňují detekovat opotřebení součástí. Detekci anomálií: Pokročilé algoritmy mohou odhalit neobvyklé vzorce, které mohou signalizovat počínající závadu. Automatické upozornění a alarmy: Pokud jsou detekovány kritické stavy, systém může automaticky spustit alarmy nebo zaslat upozornění údržbovému týmu. Celkově tato kombinace umožňuje provozovatelům mít neustálý přehled o stavu svých zařízení a efektivně zasahovat při zjištěných problémech, což zvyšuje spolehlivost a životnost technických systémů. 19. Subsystém lokalizace poruchy ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Subsystém lokalizace poruchy je důležitý nástroj pro rychlou a efektivní identifikaci a opravu závad v technických systémech. Tento subsystém zahrnuje: Detekci poruchy Senzory a měřicí zařízení: Nasazení různých typů senzorů, které monitorují klíčové parametry, jako je teplota, tlak, vibrace, elektrické proudy a napětí. Analýza dat: Shromažďování a vyhodnocování dat v reálném čase k identifikaci odchylek od normálního provozu, které mohou signalizovat poruchu. Lokalizace poruchy Algoritmy pro zpracování signálů: Pokročilé algoritmy umožňují přesnou lokalizaci zdroje poruchy na základě analýzy signálů z různých senzorů. Modelování a simulace: Vytvoření modelů systému pro simulaci různých scénářů a identifikaci možných míst selhání. Diagnostické nástroje Termovizní kamery: Pomocí termovizních kamer lze vizuálně identifikovat horká místa a anomálie teploty. Akustické detektory: Poslech a analýza zvuků pro detekci neobvyklých zvuků, které by mohly signalizovat poruchu. Analýza vibrací: Pomocí spektrální analýzy vibrací lze určit zdroj a typ mechanických poruch. Automatizované systémy Automatické hlášení: Při detekci poruchy systém automaticky informuje údržbový tým a poskytne podrobné informace o místě a povaze poruchy. Integrované řídicí systémy: Integrace s řídicími systémy umožňuje okamžitý zásah, například odstavení poškozeného zařízení nebo přesměrování provozu. Subsystém lokalizace poruchy je tedy klíčový pro minimalizaci času na opravy a prevenci dalších škod, čímž se zvyšuje celková spolehlivost a efektivita technických systémů. ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST 20. Subsystém prognózování dalšího vývoje technického stavu, zbytkové provozuschopnosti Subsystém prognózování dalšího vývoje technického stavu a zbytkové provozuschopnosti je velmi důležitý pro prediktivní údržbu a efektivní řízení technických systémů. Tento subsystém zahrnuje: Prognózování technického stavu Analýza historických dat: Shromažďování a analýza historických dat o provozu a údržbě zařízení, které umožňuje identifikovat vzory opotřebení a selhání. Modelování degradačních procesů: Vytvoření matematických a statistických modelů, které simulují degradační procesy a umožňují předpovídat budoucí technický stav. Strojové učení: Použití algoritmů strojového učení, které se učí z nasbíraných dat a zlepšují přesnost predikcí s každým novým datovým souborem. Prognózování zbytkové provozuschopnosti Hodnocení zbytkové životnosti: Výpočet zbývající životnosti zařízení nebo jeho komponent na základě aktuálního technického stavu a modelů degradace. Scénáře provozních podmínek: Simulace různých provozních podmínek a jejich vliv na zbytkovou životnost, což umožňuje identifikovat optimální podmínky pro prodloužení životnosti. Dynamická aktualizace predikcí: Kontinuální aktualizace predikcí na základě nových dat, což zajišťuje aktuálnost a přesnost prognóz. Implementace prediktivní údržby Plánování údržby: Na základě prognóz lze efektivně plánovat údržbu a opravy, což minimalizuje neplánované odstávky a snižuje náklady na údržbu. Optimalizace zdrojů: Efektivní využití lidských a materiálních zdrojů díky přesnému plánování údržbových prací. Redukce rizik: Předvídání a prevence potenciálních závad, což snižuje riziko havárií a zvyšuje bezpečnost provozu. Subsystém tedy poskytuje komplexní nástroje pro prediktivní údržbu, čímž zvyšuje spolehlivost, efektivitu a životnost technických systémů. 21) Výběr diagnostických veličin. Reprezentují technický stav diagnostikovéno objektu (signály snímačů, měření přímo na objektu) Doplňkové veličiny (teplota, rychlost, měření i na diagnostikovaném objektu i v pozadí) ZS 2024/2025 Provozní spolehlivost a technická diagnostika KDPD/ XAPST Jsou jakékoli fyz. veličiny (délka, teplota, objem, hmotnost, tlak, síla,...) Většinou se fyz. veličiny převedou na elektrický signál, který se dále vyhodnocuje Je důležité určit co přesně daná veličina znázorňuje a co z ní získáme Snažíme se získat a ověřit měřením za přesně definovaných podmínek, po dostatečném počtu měření získáme nejpravděpodobnější hodnotu Druhy: skutečná hodnota, měřená hodnota, nejistoty měření, systematická chyba snímače Nejistoty lze minimalizovat průměrováním, lze tak odstranit náhodné chyby, ruší se kladné a záporné odchylky Klouzavé průměrování – určí se aritmetickým průměrováním, přiřadí se další prvky a znovu se průměruje Sledování max nebo min hodnot Komprese dat a následná rekonstrukce Analýza poruch Analýza příčin poruch Modelování a simulace Historické a provozní data Senzorická technika a monitoring Výběr diagnostických veličin je zásadní pro efektivní monitorování a údržbu systémů. K správnému výběru je potřeba zvážit specifika daného systému, očekávané poruchy, dostupné měřicí technologie a cíle diagnostiky. Použití vhodných veličin umožňuje včasnou detekci problémů a predikci selhání, což výrazně zvyšuje spolehlivost systému a snižuje náklady na údržbu.